Приклади фізичних величин. Класифікація фізичних величин

Під фізичною величиною необхідно розуміти властивість, щодо якості загальне для безлічі окремих об’єктів, фізичних сукупностей, станів, якими вони визначаються, і процесів, що відбуваються в них. Варто доповнити, що дана властивість є індивідуальним щодо кількості.

Якісний аспект поняття

Перш ніж розглянути фізичні величини та їх вимірювання, доцільно дати визначення безпосередньо терміну. Якісний аспект поняття виявляє «рід» величини (наприклад, електричний опір, який є загальною властивістю провідників електрики). У свою чергу, кількісний — відповідає за її «розмір» (тобто опір конкретного провідника).

Варто відзначити, що значення результату фізичних величин та їх вимірювань в числах залежить від вибору конкретної одиниці. Розмір фіз. величини доцільно розглядати об’єктивно. Іншими словами, незалежно від того, визначено він чи ні, він залишається однаковим. Причому неважливо, яке значення в числах йому присвоєно в різних одиницях виміру.

Оцінювані та вимірювані

У класифікації фізичних величин прийнято розрізняти оцінювані та вимірювані величини. Важливо знати, що останні виражаються кількісно, іншими словами, у вигляді конкретного числа тих або інших одиниць виміру. Під розмірністю фізичної величини слід розуміти її кількісну визначеність, яка властива системі, предмету, процесу або явища.

Оцінювані величини — це такі, для яких з тих чи інших причин не вводиться одиниця виміру. Саме тому їх можна тільки оцінити. Категорію оцінювання доцільно розглядати як операцію приписування конкретної фізичної величини того чи іншого кількості одиниць, прийнятих для неї. Варто доповнити, що дана процедура проводиться в відповідності з встановленими правилами.

Процедура оцінювання

Оцінювання реалізується за допомогою спеціальних шкал. Під шкалою величини слід розуміти послідовність її значень, яка належним чином впорядкована і прийнята у відповідності з угодою на підставі показників точних вимірювань.

Необхідно мати на увазі, що нефізичні величини, згідно з якими одиниця виміру не може вводитися в принципі, можна виключно оцінювати. Оцінка нефиз. величин не включається в завдання теорії метрології.

Класифікація категорії з різновидів явищ

Розглянемо кілька прикладів фізичних величин згідно класифікації по різновидам явищ. Отже:

  • Активні (іншими словами, енергетичні) величини. Вони описують енергетичні риси процесів перетворення, передачі і застосування енергії. Прикладами фізичних величин в даному випадку служать такі: напруга, струм, заряд, потужність, енергія. Необхідно доповнити, що їх можна перетворювати в сигнали вимірювальних відомостей, причому без використання джерел енергії допоміжного типу.
  • Пасивні (речові) величини. Вони описують фізико-хімічні та фізичні властивості матеріалів, речовин, а також виробів з них (наприклад, електричний опір, індуктивність, ємність). Як змінюються фізичні величини даного типу? Для здійснення процедури потрібен допоміжний енергетичне джерело, за допомогою якого створюється сигнал вимірювальних дані. Причому пасивні фіз. величини перетворюються в такі пасивні, які підлягають вимірюванню.
  • Величини, що характеризують процеси тимчасового плану. До даної групи доцільно віднести різні поляризаційні і спектральні риси, а також кореляційні функції.

Класифікація по силі умовної незалежності

У відповідності зі ступенем умовної незалежності від інших компонентів даної групи виділяються основні, похідні, а також додаткові величини. На сьогоднішній день найпоширенішою системі міжнародного плану СІ застосовується сім фізичних величин: час, довжина, маса, сила електричного струму, температура, кількість речовини, сила світла.

Значення величин

Під значенням фізичної величини слід розуміти оцінку її розміру у вигляді того чи іншого числа одиниць виміру, що прийняті. Числове значення величини слід розглядати як абстрактне число, яке виражає відношення її параметра до конкретної одиниці цієї величини (наприклад, 10 А — не що інше, як показник сили струму, а 10 — це числове значення). Так, саме поняття «значення» потрібно використовувати для вираження кількісного аспекту розглянутого властивості. Наприклад, писати чи говорити «фізична величина теплоти» — це неправильно. Правильно так: «значення теплоти». Справа в тому, що теплота сама по собі є величиною.

Поняття векторної фізичної величини

У фізиці є два різновиди величин. Це скалярні і векторні фізичні величини. Основною їх відмінністю є те, що останні характеризуються наявністю напрямку. Що це означає? Приміром, кількість картоплин в ємності — це звичайне число, то є скалярна величина. Ще одним яскравим прикладом подібної величини є температура.

У інших найважливіших у фізиці величин є напрямок. Це, наприклад, швидкість. Так, у нас є необхідність встановити не тільки швидкість пересування тіла, але і безпосередньо шлях, згідно з яким воно рухається. Сила і імпульс так само, як і зсув, що мають напрямок. Коли той чи інший людина робить крок, можна відзначити не тільки, наскільки далеко він ступив. Ми можемо сказати, куди саме він крокує, іншими словами, визначити напрям, властиве його руху.

Перелік векторних величин

Приклади фізичних величин векторного типу краще запам’ятати. Перерахуємо їх:

  • Швидкість.
  • Переміщення.
  • Сила.
  • Магнітна індукція.
  • Імпульс тіла.
  • Напруженість поля.
  • Прискорення.

Варто зауважити, що над позначенням кожної з них прийнято ставити вектор (стрілку). Для чого це потрібно? Справа в тому, що саме так в математиці прийнято позначати вектор. Дії, пов’язані зі складанням і відніманням, над наведеними прикладами фізичних величин реалізуються у відповідності з математичними правилами. Варто зазначити, що вираз «абсолютне значення» або «модуль швидкості» означає «модуль вектора швидкості», іншими словами, чисельне значення показника без урахування напрямку, під яким мається на увазі знак «мінус» або «плюс».

Скалярні фізичні величини

Під скаляром слід розуміти фізичну величину, у якої є лише одна характеристика. Мова йде про чисельному значенні. Варто зауважити, що скалярна величина буває як позитивною, так і негативною. Серед прикладів у даному випадку слід зазначити температуру, роботу, час, масу, а також шлях. Математичними діями з такими величинами називаються алгебраїчні дії.

Що таке параметр?

Отже, ми розглянули поняття фізичної величини і класифікацію категорії. Далі доцільно розібрати термін «параметр», який використовують для позначення особливостей величин, які мають приватні характеристики. Приміром, у конденсатора є ємність, а його параметром вважається не що інше, як температурний коефіцієнт ємності. Однак іноді параметром прийнято називати саму фіз. величину, фазу, частоту або амплітуду, наприклад.

При певній оцінці величини її можливо охарактеризувати виміряним, дійсним і дійсним значеннями. Варто зауважити, що знаходження останнього є основною проблемою метрології. Під істинним слід розуміти таке значення, яке найкращим чином відображає як у кількісному, так і в якісному відношеннях відповідну характеристику об’єкта. Виявити експериментальним чином його неможливо через неминучих похибок у вироблених вимірах. Так, істинне значення величини повною мірою співвідноситься з терміном абсолютної істини: його можна отримати лише в результаті безперервного процесу вимірювань з постійним вдосконаленням методик і інструментів, що використовуються в них.

Похибка вимірювання необхідно розглядати як відхилення отриманого результату від істинного значення тієї величини, яку вимірюють. Наприклад, мова йде про діаметрі металевого диска круглої форми. Процедура може бути проведена з максимально високою точністю у разі вибору вимірювального інструменту відповідної якості. Однак коли похибка останнього досягає розмірів молекули, як правило, виявляється розмивання меж диска, який обумовлений хаотичним рухом молекул. Унаслідок цього за певною межею точності підвищення її надалі є безглуздим і марним.

Можна зробити висновок, що «істинне» значення діаметра в нашому випадку отримує імовірнісний сенс. Лише з деякою ймовірністю можна встановити інтервал тих значень, в якому вона перебуває. Саме тому одним з ключових постулатів метрології вважається положення, що визначає, що істинне значення фізичної величини є, тим не менш, виявити його за допомогою проведення вимірювань неможливо.

У зв’язку з цим у вимірювальній практиці прийнято оперувати терміном «дійсне значення». Варто відзначити, що його ступінь наближення до істинного складається в залежності від точності інструментів, що застосовуються для вимірювання, а також від похибки в самому процесі вимірювання.

Під дійсним доцільно розглядати значення фіз. величини, яке знайдене експериментальним методом. Воно до такої міри наближене до істинного, що для цієї мети може бути застосоване замість нього. Саме це значення виявляють за допомогою зразкових мір і приладів, щодо яких можливо нехтування похибками. Виміряне значення визначається як відлічена допомогою відлікового вимірювального пристрою.

Заключна частина

Отже, ми в повній мірі розглянули категорію фізичних величин, вказали класифікацію та сучасні методики їх вимірювання. На закінчення слід зазначити, що в процесі вимірювання найважливішу роль відіграють супутні умови. Під ними необхідно розуміти комплекс впливають величин, які характеризують стан навколишнього світу і засоби, що застосовуються для вимірювань.

У метрології прийнято розрізняти граничні робочі й нормальні умови. Останні доцільно розглядати як характеризуються комплексом значень або сфер значень змінних фізичних величин, у відповідності з якими зміною показника вимірювань нехтують внаслідок малості.

Робочі умови — ті, відповідно до яких значення впливають фіз. величин перебувають у межах областей, призначених для роботи. Під граничними умовами вимірювань необхідно розуміти умови, які характеризуються екстремальними значеннями впливає і вимірюваних величин. Вимірювальний засіб може витримати їх без погіршення метрологічних характеристик або всякого роду руйнувань.